金属Y和Cr共掺杂W2N薄膜的力学及摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,通过改变氩氮比率,在Si(100)衬底上成功制备了W₂N薄膜,当氩氮比率为20:6时薄膜的结晶性最好.为了改善W₂N薄膜的力学和摩擦学性能,采用射频和直流磁控共溅射方法分别在Si(100)和A304不锈钢衬底上制备了软质金属Y和硬质金属Cr共掺杂的W₂N(Y-Cr:W₂N)薄膜.在掺杂功率20～50 W范围内,当掺杂功率为30 W时,薄膜具有最大硬度,为23.71 GPa,此时样品的弹性模量为256.34 GPa; 当掺杂功率为20 W时,薄膜的平均磨擦系数最小,为0.37.这表明,金属Y和Cr的掺入使W₂N薄膜的力学和摩擦学性能有了很大的改善.     

金属Y掺杂Mo -N薄膜的机械性能和摩擦学性质研究

利用射频磁控和直流磁控共溅射的方法制备了金属Y掺杂的 Mo -N 薄膜.对制备的薄膜样品进行元素组成、微观结构、表面形貌、摩擦学性质分析显示:薄膜的择优取向由未掺杂时的γ -Mo₂N(111)改变为Y掺杂后的γ -Mo₂N(200).与未掺杂的 Mo -N 薄膜相比较,所制备的MoYN薄膜的硬度明显降低,但耐磨性和平均摩擦系数均有所改善.其中Y掺杂含量为9.44at%时,薄膜的耐磨性为最佳,平均摩擦系数为最小(0.283),硬度为(24.13±3.15)GPa.     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

S枪磁控溅射Ni薄膜晶粒结构与导电特性的研究

应用薄膜晶粒边界散射的三维物理模型,分析了Ｎｉ薄膜晶粒结构对Ｎｉ薄膜电阻特性的影响,采用正交试验法得到了Ｓ枪磁控溅射的Ｎｉ薄膜具有良好导电特性的最佳工艺条件。ＳＥＭ照片表明了不同工艺条件下Ｎｉ薄膜的薄膜晶粒结构,最后给出了Ｓ枪磁控溅射的Ｎｉ薄膜制成的温度传感器的电阻温度特性。     

直流磁控溅射铂电阻薄膜

根据薄膜理论和通过成膜工艺实验,研究了影响铂薄膜电阻温度系数的主要因素。1)对铂靶材料的纯度要求高,含杂质极少;2)淀积薄膜要有一定厚度,通常近于1μm才能有较大的α;3)成膜以后,需经过高温热处理,减少缺陷,结晶化改善。通过大量实验,使用高铝陶瓷基片或微晶玻璃基片,溅射铂薄膜的厚度为800nm,高温热处理1h,可以获得电阻温度系数为3.850×10-3/℃的铂电阻薄膜。     

AZ31镁合金表面磁控溅射TiO2薄膜的表面特性的研究

利用射频磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面溅射了TiO₂薄膜,并对薄膜的特性进行了研究。扫描电镜观察显示制备态的TiO₂薄膜结构致密,表面无缺陷。对薄膜经过200℃保温30分钟、常温冷却或者85℃保持一小时后放到常温保持15分钟,连续实施4次该操作的两种热处理工艺后,观察到薄膜表面致密结构没有发生变化,表面也没有缺陷生成。这表明了薄膜具有热稳定性。薄膜表面硬度特性研究表明薄膜表面的显微硬度为1.51 GPa。最后,研究了表面镀有TiO₂薄膜的AZ31镁合金在模拟人体体液环境下的腐蚀（降解）特性。结果表明,在7天腐蚀过程中,AZ31镁合金基底没有被腐蚀,因此TiO₂薄膜对AZ31镁合金基底具有很好的保护作用。     

射频磁控溅射AlN薄膜的场发射性能研究

氮化铝(Al N)是一种宽禁带深紫外半导体材料,其良好的性能可作为紫外固态光源。采用射频磁控溅射法,在p型Si(100)衬底上制备了Al N薄膜。通过X射线衍射分析(XRD)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)、场发射测试对制备的Al N薄膜进行了测试分析,针对薄膜生长特性对光吸收的影响及其场发射性能进行了研究。结果显示:在Si衬底上成功的制备了高度(002)取向的Al N薄膜,薄膜在230~250nm间有强紫外吸收,阈值电场为6.39V/μm。场发射测试结果表明,磁控溅射法制备的Al N薄膜具备良好的场发射性。     

射频磁控溅射中偏压对薄膜污染的影响

薄膜溅射过程中杂质污染问题是影响薄膜质量的重要因素,会造成薄膜的吸收和散射损耗增大、结合力下降,形成针孔等。采用射频磁控溅射沉积氧化铝薄膜时,发现在不同负偏压条件下,真空室内的金属离子会造成不同程度薄膜污染,采用XPS对污染物进行了测试表征,并对污染来源进行了分析,最后得出结论：在较高负偏压条件下真空室器壁金属溅射,是造成镀制氧化铝薄膜的重要污染源。     

AFM分析磁控溅射法制备的TiO2纳米薄膜

采用磁控反应溅射法，在室温条件下制备了TiO2纳米薄膜，用原子力扫描显微镜(AFM)分析考察了溅射功率、溅射时真空室压力等工艺参数对薄膜结晶状态、晶粒尺寸的影响．实验结果表明，在室温下，只有溅射功率大于100W以上时，才能形成粒子结晶完全的纳米薄膜，随着溅射功率的增加，真空室溅射气压的降低，薄膜中TiO2粒子尺寸显著增大；随着溅射时间的延长，薄膜厚度增加．并根据溅射薄膜的成膜机理，讨论了实验工艺参数对薄膜微结构的影响。     

Co掺杂SiC薄膜的紫外光敏特性

采用射频磁控溅射技术和复合靶材的方法,在p型单晶Si衬底上制备SiC薄膜及Co掺杂SiC薄膜。在真空度为1.0×10-4Pa、温度为1 200℃条件下,保温1 h进行晶化处理。通过X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDX)、霍尔测量和紫外激光器等对薄膜的晶体结构、Co掺杂浓度、载流子浓度、导电类型及光敏特性等进行测试。结果表明,SiC薄膜为6H型晶体结构,Co掺杂后SiC薄膜的导电类型由n型转变为p型,载流子浓度比未掺杂的高2个数量级,对紫外光灵敏度是未掺杂的2倍,光照响应时间比未掺杂的缩短1/3。     

不同磁控溅射模式膜厚均匀性研究

使用磁控溅射和非平衡磁控溅射方法，在玻璃基底上沉积钛膜。实验了在同等工艺条件下平衡和非平衡两种不同的工作模式对膜厚均匀性的影响。结果表明，靶基距是影响磁控溅射薄膜厚度均匀性的重要工艺参数，在一定范围内，随着靶基距的增大，膜厚分布均匀性有提高的趋势；磁场分布是影响两种磁控溅射膜厚分布差异的主要因素；非平衡磁控溅射膜厚均匀性随附加励磁线圈电流改变而变化。     

射频磁控溅射制备的CdSe薄膜的光电学性质

采用射频磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了CdSe薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计和霍尔效应测试仪研究了溅射功率对薄膜的结构和光电学性质的影响.研究表明：增加溅射功率有利于增强薄膜的结晶性能;随着溅射功率的增加,薄膜的光学带隙和电阻率逐渐减小,载流子浓度逐渐增加,即薄膜的光电性能不断增强.该研究结果可为CdSe薄膜在光电器件方面的应用提供参考.     

The effect of working gas pressure and deposition power on the properties of molybdenum films deposited by DC magnetron sputtering

Molybdenum films were deposited on Corning 7059 glass substrates by DC magnetron sputtering with different working gas pressures and sputtering powers.The structure and morphology,residual stress and adhesion,resistivity and optical reflectance of the as-deposited Mo films were investigated.The results show that Mo films deposited with high working gas pressure and low sputtering power have a spherical surface morphology,small grain size,residual compressive stress and a good adhesion,high resistivity and low optical reflectance.With the working gas pressure decreased and the sputtering power increased,Mo films have elongated spindle-shape or diamond flake shape surface morphology,the grain size is increased,with residual stress changed from tensile to compressive,a poor adhesion,resistivity decreased and optical reflectance increased.     

Optical characterization of ZnO thin films deposited by RF magnetron sputtering method

This study investigated the process parameter effects on the structural and optical properties of ZnO thin film using radio frequency (RF) magnetron sputtering on amorphous glass substrates. The process parameters included RF power and working pressure. Results show that RF power was increased to promote the crystalline quality and decrease ZnO thin film defects. However, when the working pressure was increased to 3 Pa the ZnO thin film crystalline quality became worse. At a 200 W RF power and 1 Pa working pressure, the ZnO thin film with an optical band gap energy of 3.225 eV was obtained. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50772006, 10432050)     

Photoluminescence properties of ZnO thin films prepared by DC magnetron sputtering

ZnO thin films were prepared by direct current（DC） reactive magnetron sputtering under different oxygen partial pressures And then the samples were annealed in vacuum at 450 ℃. The effects of the oxygen partial pressures and the treatment of annealing in vacuum on the photoluminescence and the concentration of six intrinsic defects in ZnO thin films such as oxygen vacancy（Vo）, zinc vacancy（VZn）, antisite oxygen（OZn）, antisite zinc（Zno）, interstitial oxygen（Oi） and interstitial zinc（Zni） were studied. The results show that a green photoluminescence peak at 520 nm can be observed in all the samples, whose intensity increases with increasing oxygen partial pressure; for the sample annealed in vacuum, the intensity of the green peak increases as well. The green photoluminescence peak observed in ZnO may be attributed to zinc vacancy, which probably originates from transitions between electrons in the conduction band and zinc vacancy levels, or from transitions between electrons in zinc vacancy levels and up valence band.     

Surface and electrical properties of NiCr thin films prepared by DC magnetron sputtering

Several batches of NiCr alloy thin films with different thickness were prepared in a multi-targets magnetron sputtering apparatus by changing sputtering time while keeping sputtering target power of Ni and Cr fixed. Then the as-deposited films were characterized by energy-dispersive X-Ray spectrometer （EDX）, Atomic Force Microscope （AFM） and four-point probe （FPP） to measure surface grain size, roughness and sheet resistance. The film thickness was measured by Alpha-Step IQ Profilers. The thickness dependence of surface roughness, lateral grain size and resistivity was also studied. The experimental results show that the grain size increases with film thickness and the surface roughness reaches the order of nanometer at all film thickness. The as-deposited film resistivity decreases with film thickness.     

磁控溅射法制备的不同衬底上的TiO_2薄膜

利用射频磁控溅射方法,分别在改变氧气含量和沉积时间的条件下在ITO玻璃、Si和Al/ITO玻璃衬底上沉积了TiO2薄膜,并利用拉曼光谱表征了2种条件下的TiO2薄膜的结构.研究表明：衬底材料、氧气含量以及沉积时间明显地影响了TiO2薄膜的结构.随着氧气含量的降低,沉积在ITO玻璃衬底上的TiO2薄膜由锐钛矿和金红石的混合结构转变为单一的金红石结构,而沉积在Si衬底上的TiO2薄膜的结构没有改变,并保持单一的金红石结构;随着沉积时间的增加,Al/ITO玻璃衬底上的TiO2薄膜由金红石结构转变为锐钛矿结构.